2005 Fiscal Year Annual Research Report
輻射エネルギー輸送制御による高品質な高エネルギー密度プラズマの形成
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16760670
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤岡 慎介 大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 助手 (40372635)
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| Keywords | ダブルアブレーション / 輻射輸送 / 流体不安定性 / プラズマ |
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| Research Abstract |
本研究では、レーザープラズマ中における支配的なエネルギー輸送媒体である輻射を能動的に制御することで、均一性の高い高エネルギー密度プラズマを形成することを目的とする。この目的に向けて本年度は下記の研究成果を得た。
1)ダブルアブレーションを用いた超高速飛翔プラズマの生成
レーザー照射によって固体密度のプラズマを100 km/s以上の速度にまで加速することが可能である。しかしながら、加速されたプラズマ中では流体不安定性が指数関数的に成長するため、高速飛翔プラズマの生成には流体不安定の抑制が不可欠である。本研究では、プラスチック・プラズマ中に臭素をわずかにドープすることで、ダブルアブレーション構造を生成し、この構造を用いることで流体不安定性を抑制した。流体不安定性を抑制することで、安定にプラズマを加速することが可能になり、600km/sを越える高速飛翔プラズマの生成に成功した。このような高速飛翔プラズマはレーザー核融合における新しいプラズマ加熱源として期待されているとともに、100 Mbarを越える高圧発生源として物性研究への応用も可能である。
2)輻射輸送が支配的なプラズマの構造観測
スズプラズマのように原子番号が高く、輻射によるエネルギー輸送が圧倒的に支配的なプラズマの密度構造をレーザー干渉計を用いて計測した。得られた密度構造を詳細な原子モデルを含む流体シミュレーションコードの計算結果と比較し、輻射が支配的なプラズマの場合、一次元シミュレーションでは実験結果を再現することは出来ず、ターゲットの面に沿ったエネルギー輸送を含む二次元コードによって実験結果を説明できることを明らかにした。
3)クライオ重水素ターゲットの基礎特性
輻射輸送制御を用いた均一な核融合プラズマの生成条件を明らかにする上で不可欠な、重水素燃料プラズマの基礎特性を計測した。X線半影カメラ及びダブルスリットカメラとX線バックライト法を用い、レーザー照射で生成した重水素プラズマの密度構造を観測した。電子輸送としてフォッカープランク方程式を取り扱う流体シミュレーションと実験結果を比較し、非局所熱電子輸送が重水素プラズマの構造形成に与える影響を明らかにした。
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